?隨著科技和技術(shù)的不斷發(fā)展,冶金和一些金屬相關(guān)領(lǐng)域?qū)怆娭弊x光譜儀提出了更高的要求。近些年發(fā)展起來的CCD火花直讀光譜儀較好地滿足了很多需求,CCD火花直讀光譜儀除了具有傳統(tǒng)直讀光譜儀的優(yōu)點:測量精度和準確度高、操作簡單以外,還可以進行全譜測量,這是現(xiàn)階段采用光電倍增管(PMT)的直讀光譜儀所不具有的功能。這很大程度源自于CCD火花直讀光譜儀的特殊光學結(jié)構(gòu)和采用的CCD傳感器。作為CCD直讀光譜儀器來說,其光學結(jié)構(gòu)大部分采用羅蘭圓光學結(jié)構(gòu),也是整個系統(tǒng)設(shè)計的核心部分。本文首先介紹了CCD火花直讀光譜儀的基本原理和組成結(jié)構(gòu),著重分析了羅蘭圓光路結(jié)構(gòu)的光學零部件。之后采用ZEMAX光學軟件對其光路結(jié)構(gòu)進行了仿真和分析,并選用白口鑄鐵中的Fe、C、P、S四種元素的特征譜線參數(shù)進行了光學仿真分析,通過分析確定了相關(guān)光學元器件的基本參數(shù),并進行了優(yōu)化來獲得理想光路的相關(guān)參數(shù),根據(jù)公差仿真分析了對應譜線的分布。并基于光線仿真效果評價進行了元器件公差以及機械夾具的公差分析,為光學元件機械夾具設(shè)計提供了具體要求,最后利用UG軟件對光路上的各個機械結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計,并實現(xiàn)了整個光路結(jié)構(gòu)的加工和安裝。還對其安裝誤差等問題進行了一定程度地分析和討論,最后予以實驗測試和驗證。這些都提供了較為準確和直接的設(shè)計參考。